文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
大跨斜拉网格结构风振响应研究
姓名:辛庆胜
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:周岱
20040201
摘要
摘要
随着科学技术的发展和施工工艺的进步各种外形美观结构新颖的大跨度柔
性斜拉网格结构被广泛应用于体育馆飞机库剧场等公共建筑风流经屋面时
会在屋面的大部分区域产生强大的吸力并引起柔性屋面的风振作用于此类结构
上的风荷载具有随机性与空间相关性常常起主要甚至是决定性作用风振影响成
为结构设计防灾减灾分析的控制因素之一目前国内外对大跨度斜拉网格结构的
风振研究很少因此深入研究大跨度斜拉网格结构的风振响应具有极其重要的工程
应用价值和学术研究意义
大跨度斜拉空间网格结构是由塔柱拉索空间网格结构组成的新型杂交空间
结构其结构体系本身各种不同的构件之间协同工作在风荷载的作用下结构表现
出非线性特征本文在回顾大跨空间结构风工程现有成果的基础上借助于有限元
法和数值解法建立参数化动力有限元模型对大跨斜拉网格结构的动力特性和风振
时程分析进行研究以期得出一些有益的结论
本文第二章对风的特性和风振响应分析方法进行了系统阐述考虑到大跨斜拉网
格结构自振频率密集振型不宜截断的特点确定采用时域法分析其风振响应并给
出数值求解动力方程的方法
第三章基于能量原理借助有限单元法建立了大跨斜拉网格结构动力有限元方
程在前人研究成果的基础上给出大跨斜拉网格结构不同构件单元的刚度矩阵质
量矩阵和阻尼计算方法借助于位移法可解决结构体系不同单元的协同工作问题
而不需将网格结构塔柱和拉索分开来分析
第四章首先建立参数化有限元模型可以方便的生成大跨斜拉单层球面网壳和
双层柱面网壳模型并考虑各种关键参数的影响对大跨斜拉网格结构自振特性进行
了研究分析
第五章在模拟随机风荷载的基础上对大跨斜拉单层球面网壳和双层柱面网壳进
行时程分析计算中考虑了结构体系的非线性给出结构响应的时程曲线统计结构
响应值给出节点位移风振系数和单元内力风振系数来表征结构的风振特性
第六章对全文的研究工作进行了总结指出本文研究的主要结论及大跨空间结
构的风振问题需深入研究的方向通过对大跨斜拉网格结构自振特性分析可知大
跨斜拉网格结构频率密集振型复杂其振动特性受矢跨比跨度屋面荷载预
I
摘要
加拉索拉力和塔柱的影响有较大差别大跨斜拉网格结构在动风荷载的作用下节
点位移加速度等离散性较大传统的荷载风振系数不再适合描述大跨斜拉网格结
构的风振响应需借助于节点位移风振系数和单元内力风振系数才能准确描述大跨
斜拉网格结构的总的风振响应
关键词大跨斜拉网格结构参数化建模时程分析节点位移风振系数单元内
力风振系数风振响应
II
摘要
Along with the development of science and technology, a number of long-span
cable-stayed spatial grid structures with beautiful shapes and new structural systems are
widely applied into the public constructions, for example gymnasium, hangar and theater.
When the wind flows around roofs, the airflow will be separated to form a high suction
zone, and the flexible roofs will suffer from wind-induced response. Wind load applied
on such structures is random and space-correlated; it always is one of the key factors.
Therefore the effects of wind loads, especially the dynamic wind loads are ing
significant at there design stage and disaster prevention analysis .So far, a limited number
of research papers are related to study on dynamic response of